Faculdade de Engenharia de Alimentos
PATRÍCIA BERILLI BATISTA
POTENCIAL ANTIOXIDANTE E ANTI-INFLAMATÓRIO DO CHÁ BRANCO (Camellia
sinensis) EM RATOS PRATICANTES DE CORRIDA
ANTIOXIDANT AND ANTI-INFLAMMATORY POTENTIAL OF WHITE TEA (Camellia
sinensis) IN RUNNING TRAINED RATS
CAMPINAS
2018
POTENCIAL ANTIOXIDANTE E ANTI-INFLAMATÓRIO DO CHÁ BRANCO (Camellia
sinensis) EM RATOS PRATICANTES DE CORRIDA
ANTIOXIDANT AND ANTI-INFLAMMATORY POTENTIAL OF WHITE TEA (Camellia
sinensis) IN RUNNING TRAINED RATS
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Alimentos e Nutrição, na Área de Nutrição Experimental e aplicada à Tecnologia de Alimentos.
Dissertation presented to the Faculty of Food Engineering of the University of Campinas in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Food and Nutrition, in the area of Experimental Nutrition and applied to Food Technology.
Supervisor/Orientador:
Dr. MÁRIO ROBERTO MARÓSTICA JÚNIOR
Co-supervisor/Coorientador:Dr. GUSTAVO BERNARDES FANARO
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA PATRÍCIA BERILLI BATISTA, ORIENTADA PELO PROF. DR. MÁRIO ROBERTO MARÓSTICA JÚNIOR E COORIENTADA PELO PROF. DR. GUSTAVO BERNARDES FANARO.
CAMPINAS
2018
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos Claudia Aparecida Romano - CRB 8/5816
Batista, Patrícia Berilli,
B32p BatPotencial antioxidante e anti-inflamatório do chá branco (Camellia sinensis) em ratos praticantes de corrida / Patrícia Berilli Batista. – Campinas, SP : [s.n.], 2018.
BatOrientador: Mário Roberto Maróstica Junior. BatCoorientador: Gustavo Bernardes Fanaro.
BatDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos.
Bat1. Exercícios físicos. 2. Estresse oxidativo. 3. Antioxidantes. 4. Polifenóis. 5.
Camellia sinensis. I. Maróstica Junior, Mário Roberto. II. Fanaro, Gustavo
Bernardes. III. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos. IV. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Antioxidant and anti-inflammatory potential of white tea (Camellia
sinensis) in running trained rats
Palavras-chave em inglês: Physical exercises Oxidative stress Antioxidants Polyphenols Camellia sinensis
Área de concentração: Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos Titulação: Mestra em Alimentos e Nutrição
Banca examinadora:
Mário Roberto Maróstica Junior [Orientador] Juliano Lemos Bicas
Fabiana Poltronieri
Data de defesa: 27-03-2018
Programa de Pós-Graduação: Alimentos e Nutrição
__________________________________________________
Prof. Dr. Mário Roberto Maróstica Junior (Presidente)
Faculdade de Engenharia de Alimentos – UNICAMP
__________________________________________________
Prof. Dr. Juliano Lemos Bicas (Membro titutar)
Faculdade de Engenharia de Alimentos – UNICAMP
__________________________________________________
Prof.ª Dr.ª Fabiana Poltronieri (Membro titular)
Faculdade das Américas – FAM
A Ata da Defesa, assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no processo de vida acadêmica do aluno.
DEDICATÓRIA
“Ninguém é suficientemente perfeito, que não possa aprender com o outro e, ninguém é totalmente estruído de valores que não possa ensinar algo ao seu irmão.” São Francisco de Assis
profissional. Agradeço também à agência de fomento CNPq pela bolsa de estudo concedida, sem a qual minha estadia em Campinas seria impossibilitada.
Agradeço ao meu orientador, Prof. Mário Maróstica, pela disponibilidade, ensinamentos e confiança no meu trabalho.
Meus sinceros agradecimentos também aos membros da banca examinadora que dedicaram parte do seu tempo para contribuir com a melhoria deste trabalho.
Gostaria de agradecer à Prof.ª Cinthia que sempre esteve de portas abertas, literalmente.
Agradeço ao Prof. Gustavo, meu coorientador, pelos conselhos e pela oportunidade de trabalharmos juntos.
Agradeço aos funcionários na FEA, incluindo os membros das Secretarias, do Centro de Informática, do Laboratório de Ensaios Biológicos, da equipe de limpeza, e outros.
Às minhas amigas de laboratório pelos momentos de descontração que tornaram essa caminhada mais leve e prazerosa. Obrigada por esses anos de amizade!
À técnica do LANUM, Soely Reis, pela prestatividade e agradável companhia. Agradeço aos meus pais e à minha família, meu alicerce, por apoiarem minhas decisões, por todo incentivo para seguir em frente e por vibrarem comigo a cada conquista da minha vida.
Agradeço profundamente também ao meu marido, Pedro, pelo companheirismo e pela compreensão nos momentos em que estive ausente de alguma maneira. Obrigada! Essa conquista também é sua!
Enfim, agradeço a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho, bem como para o meu crescimento pessoal e profissional ao longo desses dois anos.
longevidade. Contudo, exercícios agudos ou exaustivos estão associados com níveis elevados de estresse oxidativo, lesão muscular e inflamação, os quais podem refletir negativamente no rendimento físico e na saúde de seus praticantes. O chá branco (Camellia sinensis) é uma bebida abundante em compostos fenólicos, pouco estudada do ponto de vista nutricional, e que desperta interesse quanto as suas propriedades funcionais no organismo. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da ingestão de chá branco em marcadores de estresse oxidativo e de inflamação de ratos treinados em corrida, após uma sessão aguda de exercício físico exaustivo. Ratos Wistar foram divididos em grupos que receberam: 1) Chá branco (5 g de planta por L de água); 2), Chá branco diluído em água (50:50; v/v); ou 3) Água. As bebidas foram ingeridas, ad libitum, por 5 ou 10 semanas, concomitantemente a um treinamento de corrida. Testes de exaustão foram aplicados antes e após os períodos experimentais. Após a eutanásia o soro e o fígado dos animais foram coletados para análise. Como resultado, o programa de treinamento de corrida utilizado foi capaz de melhorar o rendimento dos animais treinados durante o teste de exaustão com relação aos animais sedentários. O chá branco foi bem aceito e não promoveu alteração de peso corporal ou peso dos órgãos dos animais. A ingestão do chá branco por 10 semanas, em ambas concentrações, promoveu maior capacidade antioxidante no soro dos animais apesar de não ter potencializado as defesas antioxidantes endógenas quando comparado à ingestão de água. O chá branco, em ambas concentrações, atenuou eficientemente a peroxidação lipídica no fígado dos animais após 10 semanas de ingestão. Além disso, aqueles animais que receberam o chá branco diluído durante 10 semanas também apresentaram maior atividade das enzimas antioxidantes e conteúdo de glutationa reduzida no fígado comparados aos animais que receberam água, sugerindo um efeito protetor do chá branco contra danos oxidativos neste órgão. Em nível sérico, a concentração de marcadores inflamatórios (interleucina-1β e interleucina-6) pode ser reduzida após a ingestão de chá branco em relação a ingestão de água. Como conclusão, a ingestão de chá branco por longos períodos pode contribuir para a promoção de um estado antioxidante favorável de ratos submetidos a uma sessão de exercício físico exaustivo.
longevity. However, acute or exhaustive exercises are associated with high levels of oxidative stress, muscle injury and inflammation, which could negatively affect performance and health. White tea (Camellia sinensis) is a polyphenol-rich beverage, poorly studied from the nutritional point of view, and arouses the interest in its functional properties in the body. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effects of white tea intake on the oxidative stress and inflammatory markers of running-trained rats after an acute strenuous bout of exercise. The Wistar rats were divided into groups which received: 1) White tea (5 g of plant per L of water); 2) Water diluted white tea (50:50; v/v); or 3) Water. The drinks were consumed, ad libitum, for 5 or 10 weeks, concomitantly with the running training. Exhaustion tests were applied before and after the experimental periods. After euthanasia, serum and liver were collected for analysis. The applied running training protocol was able to improve the performance of the trained animals during the exhaustion test in relation to sedentary animals. White tea was well accepted and did not promote changes in body weight or organ weight of the animals. The white tea intake for 10 weeks, in both concentrations, promoted greater serum antioxidant capacity of the animals despite has not enhanced the endogenous antioxidant defenses compared to the water intake. White tea, in both concentrations, effectively attenuated the lipid peroxidation in the liver of the animals after 10 weeks of ingestion. Furthermore, the animals that received diluted white tea for 10 weeks also presented a higher antioxidant enzyme activities and reduced glutathione content in the liver compared to the animals that received water, suggesting a protective effect against oxidative damages in this organ. At serum level, the inflammatory markers contents (interleukin-1β and interleukin-6) could be reduced after the white tea intake in relation to the water intake. In conclusion, a long-term white tea intake could help to promote a favorable antioxidant status of rats subjected to an exhaustive physical exercise session.
Introdução geral... 13
Objetivos... 15
CAPÍTULO 2: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 16
1. O exercício físico como indutor de estresse oxidativo... 17
2. A inflamação induzida pelo exercício físico... 21
3. Compostos bioativos do chá branco (Camellia sinensis)... 24
4. Antioxidantes no contexto do exercício físico... 26
5. Referências... 29
CAPÍTULO 3: ARTIGO ORIGINAL ... TITLE: White tea modulates antioxidant defense of endurance-trained rats 38 Abstract... 39
1. Introduction... 41
2. Material and methods... 42
2.1. Camellia sinensis sample and aqueous extract – White Tea (WT)………... 42
2.2. White tea characterization... 43
2.2.1. Total phenols content... 43
2.2.2. In vitro antioxidant potential... 43
2.2.2.1. The oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay... 43
2.2.2.2. The ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay... 43
2.3. In vivo experiment... 44
2.3.1. Animals and diet... 44
2.3.2. Treadmill training and exhaustive test protocols... 44
2.3.3. Experimental groups... 45
2.3.4. Biologic sampling... 46
2.4. Antioxidant status in serum and liver... 47
2.4.1. Total antioxidant potential in serum... 47
2.4.2. Enzymatic endogenous antioxidant systems in serum and homogenate liver 47 2.4.3. Non-enzymatic endogenous antioxidant systems in serum and liver………… 47
2.6. Statistical analysis... 48
3. Results... 48
3.1. White tea characterization... 48
3.2. Food and drink intake, body and tissue weight... 49
3.3. Time to exhaustion on treadmill running test... 49
3.4. Serum antioxidant parameters... 50
3.5. Liver antioxidant parameters and lipid peroxidation... 52
3.6. Serum and liver inflammatory biomarkers... 54
4. Discussion... 56
5. Conclusion... 59
Complementary material... 60
References... 61
CAPÍTULO 4: CONCLUSÃO GERAL……... 69
Conclusão geral... 70
CAPÍTULO 5: REFERÊNCIAS GERAIS... 71
Referências Gerais... 72
ANEXO... 85
Anexo 1. Certificado de aprovação da Comissão de Ética no Uso de Animais da Unicamp... 86
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO GERAL
Não há dúvidas de que a prática regular de exercício físico está associada com inúmeros benefícios à saúde. Comparado com indivíduos sedentários, indivíduos fisicamente ativos desfrutam de menor risco de mortalidade por todas as causas, doenças cardiovasculares, distúrbios do metabolismo, alguns tipos de câncer e depressão (WHO, 2010; MILLER et al., 2014; AREM et al., 2015).
Por outro lado, os benefícios resultantes da prática esportiva podem ser limitados sob algumas circunstâncias. Estudos têm demonstrado que exercícios intensos e prolongados, exercícios exaustivos ou ainda uma frequência de treinamento alta com períodos de recuperação inadequados podem resultar em efeitos indesejados. São citados casos de lesões musculares graves, susceptibilidade a infecções, inflamação e estresse oxidativo, os quais podem comprometer a qualidade de vida e a saúde, assim como o rendimento esportivo dos praticantes de exercício (HOHL et al., 2009; TANSKANEN; ATALAY; UUSITALO, 2010; GLEESON et al., 2013; MOHAMED; LAMYA; HAMDA, 2016).
Nas últimas décadas, o estresse oxidativo induzido pelo exercício físico vem ganhando notoriedade na literatura (PEAKE; SUZUKI; COOMBES, 2007; POWERS; JACKSON, 2008). Esta condição biológica é tida como o resultado de um desbalanço entre agentes oxidantes e antioxidantes, a favor dos primeiros, os quais são representados pelas “Espécies Reativas de Oxigênio e Nitrogênio” (ERONs) (SIES; CADENAS, 1985). Durante o exercício físico, vários mecanismos resultam na produção de ERONs, com destaque para o metabolismo aeróbico mitocondrial (DEATON; MARLIN, 2003). Quando associado ao treinamento físico regular, a produção de baixos ou moderados níveis de ERONs parece funcionar como estímulo necessário para que ocorram adaptações fisiológicas benéficas. Em contraste, a presença de ERONs em níveis elevados pode estar associada com danos oxidativos severos à componentes celulares, incluindo lipídios, proteínas e o material genético comprometendo o bom funcionamento do organismo (SIES; CADENAS, 1985; JACKSON, 1999; CRUZAT et al., 2007).
A realização de uma única sessão de exercício de resistência já mostrou ser suficiente para elevar os marcadores de danos oxidativos no sangue (CECI et al., 2014). No entanto, a magnitude dos danos oxidativos em resposta ao esforço físico é influenciada pela interação de diferentes fatores, dentre estes o estado nutricional individual, nível de treino e
magnitude do exercício (BLOOMER; FISHER-WELLMAN, 2008; MOHAMED et al., 2016; ROH; CHO; SO, 2017).
A ativação de inflamação local e sistêmica induzida pelo exercício também tem um forte elo de ligação com o estresse oxidativo. Em resposta ao dano muscular, citocinas pró e anti-inflamatórias recrutam células fagocitárias do sistema imune que produzem ERONs no tecido lesado. As ERONs, por sua vez, estimulam a produção de mais citocinas por meio da ativação de vias redox sensitivas, resultando em um ciclo de retroalimentação (PEDERSEN; TOFT, 2000; SPURWAY et al., 2006; KRZEMIŃSKI et al., 2016).
Nesse contexto, abordagens nutricionais de caráter antioxidante têm sido estudadas no sentido de se amenizar os efeitos indesejados inerentes ao estresse oxidativo e à inflamação, contribuindo para a manutenção da saúde, para maximizar a recuperação pós-exercício e o rendimento nos esportes (CLOSE et al., 2016).
O chá branco é obtido da infusão ou decocção de folhas recém-formadas e brotos não fermentados da Camellia sinensis (L.) Kuntze (HILAL; ENGELHARDT, 2007). Dentre os compostos bioativos do chá branco, os compostos fenólicos, especialmente as catequinas, se destacam pelo seu elevado potencial antioxidante (SHARANGI, 2009). Contudo, comparado com os demais chás da C. sinensis, como o chá verde, existem poucos relatos de estudos in vivo envolvendo as propriedades funcionais do chá branco (DIAS et al., 2013).
Os chás da C. sinensis são frequentemente associados com diversos benefícios à saúde, os quais são atribuídos ao seu potencial antioxidante (BASU et al., 2013), anti-inflamatório (CAVET et al., 2011), antiobesogênico (CHEN et al., 2009), antimutagênico (HAJIAGHAALIPOUR et al., 2015), cardioprotetor (GREYLING et al., 2014), entre outros. Considerando que os chás (Camellia sinensis) em conjunto assumem a posição de bebida manufaturada mais consumida no mundo, acredita-se que os chás, como o chá branco, sejam um veículo importante de compostos bioativos na alimentação da população mundial
(CHANG, 2015).
Partindo do pressuposto de que a ingestão regular de compostos fenólicos é capaz
de aumentar o potencial antioxidante do organismo, neste trabalho buscou-se avaliar o efeito
da ingestão de chá branco em parâmetros associados ao estresse oxidativo induzido pelo exercício físico agudo extenuante (PANZA et al., 2008; MARTINS; BARROS; FERREIRA, 2016).
OBJETIVOS
Objetivo geral
Avaliar os efeitos da ingestão de chá branco (Camellia sinensis) no perfil antioxidante e inflamatório de ratos Wistar treinados, após uma sessão aguda de exercício físico exaustivo.
Objetivos específicos
a) Determinar o conteúdo de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante do chá branco in vitro;
b) Avaliar os efeitos da ingestão de chá branco em animais saudáveis considerando os seguintes parâmetros:
Peso corporal e peso dos órgãos; Capacidade antioxidante sistêmica; Nível de peroxidação lipídica hepática;
Atividade do sistema de defesa antioxidante endógeno (enzimas antioxidantes e glutationa reduzida) no soro e no fígado;
Perfil inflamatório no soro e no fígado.
c) Determinar qual a concentração e o tempo de ingestão de chá branco refletem em melhores respostas nos parâmetros analisados in vivo.
CAPÍTULO 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1. O exercício físico como indutor de estresse oxidativoO primeiro relato associando exercício físico e estresse oxidativo em humanos foi publicado há 40 anos quando Dillard et al. (1978) observaram que a concentração de pentano (subproduto da peroxidação lipídica) aumentava no gás expirado após uma sessão de exercício de intensidade moderada e longa duração. No mesmo estudo, os autores atestaram que a suplementação de vitamina E era capaz de reduzir a produção deste marcador de estresse oxidativo (DILLARD et al., 1978). Desde então, muitos estudos têm sido conduzidos nesse sentido (THIRUMALAI et al., 2011).
Radicais livres são moléculas que apresentam um ou mais elétrons não pareados em seu orbital eletrônico mais externo, tornando-as quimicamente muito reativas e de meia vida curta. O termo “espécies reativas de oxigênio e nitrogênio” (ERONs), por sua vez, engloba radicais livres derivados do oxigênio (radical superóxido e hidroxila) e do nitrogênio (óxido nítrico), assim como espécies não radicalares como o peróxido de hidrogênio (H2O2), o
oxigênio singlete e o ácido hipocloroso (FERREIRA; MATSUBARA, 1997; BARBOSA et al., 2010). Em nível celular, vários componentes são alvo de oxidação das ERONs. A membrana das células, em função do alto teor de ácidos graxos insaturados, é altamente susceptível à peroxidação lipídica, processo que culmina em alterações estruturais e morte celular. Outros danos deletérios podem ocorrer em função da oxidação de lipídeos e ácidos nucléicos e da carbonilação de proteínas mediados pelas ERONs (POWERS; JACKSON, 2008; MADIAN et al., 2011).
O organismo dispõe de um sistema de defesa especializado em combater espécies reativas que envolve antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos. As enzimas antioxidantes incluem a catalase, a superóxido dismutase (em duas isoformas: cobre e zinco dependente, e manganês dependente), a glutationa peroxidase e a glutationa redutase. Os antioxidantes não enzimáticos, por sua vez, incluem as vitaminas C e E, a glutationa, os flavonoides, entre outros (AGUILÓ et al., 2005; VALKO et al., 2007). Esses compostos atuam em sinergia para manter a homeostase redox endógena (Figura 1) (BARBOSA et al., 2010). Todavia, quando as defesas antioxidantes são incapazes de eliminar as espécies reativas eficientemente, ocorre um desequilíbrio a favor das segundas, caracterizando assim o estresse oxidativo (VALKO et al., 2007).
Evidências científicas apontam que a cronicidade do estresse oxidativo está intimamente envolvida com o envelhecimento precoce, bem como com o desenvolvimento de vários processos fisiopatológicos como câncer (VALKO et al., 2006), diabetes (REDDY et al., 2009), doenças neurológicas (JIANG; SUN; CHEN, 2016), aterosclerose (LAKKUR et al., 2015) e outras, comprovando que atenção especial deve ser voltada ao desbalanço no estado redox do organismo.
Figura 1. Esquema do funcionamento do sistema de defesa antioxidante enzimático com a
participação da glutationa reduzida. (1) A superóxido dismutase (SOD) converte o radical ânion superóxido (O2•-) em H2O2; (2 e 3) O H2O2, por sua vez, pode sofrer ação da catalase
(CAT) ou da glutationa peroxidase (GPx) se convertendo a H2O, ou, (4) na presença de metais
de transição, o H2O2 se converte em radical hidroxila (•OH); (5) Quando a glutationa reduzida
(GSH) é oxidada para garantir a ação da GPx, ocorre uma interligação de duas moléculas de GS por uma ponte dissulfeto, resultando em glutationa oxidada (GSSG); e (6) A glutationa redutase (GR) utiliza nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) para converter GSSG em GSH, permitindo assim a continuidade do ciclo redox da glutationa. Adaptado de
Barbosa et al. (2010).
Durante e após o exercício físico ocorre um aumento da produção de ERONs como consequência de diversos processos (POWERS; NELSON; HUDSON, 2011). Nos exercícios de resistência, a fosforilação oxidativa mitocondrial é frequentemente reconhecida como a fonte
majoritária de espécies reativas de oxigênio (EROs). O oxigênio molecular (O2),atuando como
receptor de elétrons ao final da cadeira respiratória na mitocôndria, é essencial para a síntese aeróbica de adenosina trifosfato (ATP). No entanto, estima-se que cerca de 2-5% das moléculas de O2 consumidas não sejam reduzidas completamente a moléculas de água (H2O),
produzindo EROs (H2O2 eânion superóxido) como produtos intermediários. Considerando
uma demanda energética e um consumo de O2 substancialmente aumentados durante a
contração muscular, a produção de EROs também aumenta proporcionalmente durante o exercício físico (DAVIES et al., 1982; POWERS; JACKSON, 2008).
Outros mecanismos propostos de geração de espécies reativas em resposta ao exercício físico envolvem a ação da xantina oxidase (HELLSTEN et al., 1997), o processo de isquemia-reperfusão nos tecidos, NADPH oxidases, a oxidação da hemoglobina, reações catalisadas por ferro, a ativação de células fagocitárias em resposta ao dano muscular, entre outros (DEATON; MARLIN, 2003; POWERS et al., 2011).
Portanto, parece paradoxal que, embora o exercício desencadeie o estresse oxidativo, a prática regular do mesmo esteja associada a diversos benefícios à saúde que contribuem para a redução da incidência de doenças cardiovasculares (LIN et al., 2015), câncer (HOJMAN et al., 2017), diabetes mellitus tipo 2 (SANZ; GAUTIER; HANAIRE, 2010) e um menor risco de mortalidade por todas as causas (AREM et al., 2015).
Conforme o princípio da adaptação, a quebra da homeostase é essencial para que ocorram adaptações a um agente estressor, desde que o estímulo seja continuado (HANS, 1936; JI; GOMEZ-CABRERA; VINA, 2006). Dessa forma, a exposição regular a níveis moderados ERONs, obtida por meio do treinamento físico, culmina em adaptações fisiológicas benéficas que em conjunto preparam o corpo para um novo estresse, tais como a melhoria das defesas antioxidantes e o aumento no conteúdo de mitocôndrias (JACKSON, 1999; POLI et al., 2004; MASON et al., 2016).
A homeostase redox sofre influência de diversas variáveis sendo, portanto, complexo demarcar claramente a quantidade de oxidação necessária para invocar respostas biológicas evolutivas ou danos deletérios (POWERS; JACKSON, 2008). Aspectos relacionados ao exercício, como a intensidade, o volume e o período de recuperação, além de aspectos relacionados ao praticante do exercício, como o nível de treino, o gênero e o estado nutricional, parecem exercer importante participação nesse processo (BLOOMER; FISHER-WELLMAN, 2008; MOHAMED et al., 2016; ROH et al., 2017).
O Colégio Americano de Medicina Esportiva (ACSM) recomenda que adultos (18-65 anos) saudáveis estejam engajados em treinamentos de exercícios aeróbicos de intensidade moderada (≥ 30 min/d em ≥ 5 d/sem) ou de intensidade vigorosa (≥ 20 min/d em ≥ 3 d/sem) para promover e manter a saúde. Outra alternativa seria trabalhar com uma combinação de exercícios de intensidade moderada e vigorosa para se atingir um gasto energético total de ≥ 500-1000 do equivalente metabólico (MET) do indivíduo por min/sem (considerando que 1 MET representa o gasto energético de um indivíduo enquanto está em repouso) (GARBER et al., 2011).
Por outro lado, sessões agudas (em indivíduos não treinados) ou exaustivas de exercícios predominantemente aeróbicos ou anaeróbicos, assim como treinamentos intensos sem o devido período de recuperação, têm sido associados com danos oxidativos, além de inflamação e lesão muscular (LOVLIN et al., 1987; NIMMO et al., 2013; MRAKIC-SPOSTA et al., 2015; MOHAMED et al., 2016). No estudo de Turner et al. (2011), por exemplo, imediatamente após uma corrida de 233 km os participantes apresentaram níveis elevados de dano oxidativo no DNA de células mononucleares do sangue periférico (PBMC), peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas no plasma, se estendendo por horas ou dias. Além dos prováveis efeitos adversos à saúde como consequência da danificação de biomoléculas pelas ERONs, supõe-se que níveis elevados de estresse oxidativo induzidos pelo exercício também favoreçam a ocorrência fadiga muscular precoce e overtraining, comprometendo o rendimento esportivo (REID et al., 1994; POWERS et al., 2011; PINGITORE et al., 2015). Reid et al. (1993) propuseram um modelo teórico para explicar a relação entre homeostase redox muscular e produção de força isométrica, conforme apresentado na Figura 2. Segundo os autores, existe um estado redox ótimo onde a produção máxima de força isométrica pode ser alcançada e qualquer desvio desse ponto resulta em prejuízos na produção de força pelo músculo.
Figura 2. Modelo teórico proposto por Reid et al. (1993) e redesenhado por Powers et al.
(2011), que descreve os efeitos bifásicos das ERONs na produção de força pelo músculo esquelético. 1) Ilustra a força gerada pelo músculo no seu estado basal; 2) ilustra a força produzida pelo músculo não fatigado exposto a baixos/moderados níveis de oxidantes. Este
representa o estado redox ideal para a produção de força; e 3) Ilustra os efeitos deletérios das ERONs em excesso na força gerada pelo músculo.
2. A inflamação induzida pelo exercício físico
O exercício físico pode ser considerado um modelo de estresse físico agindo como um indutor agudo de injúrias sobre estruturas biológicas envolvidas com o movimento, como o músculo esquelético e as articulações (PEDERSEN, 2000). Em resposta ao dano muscular ocorre a ativação da inflamação local e sistêmica que tem como objetivo promover o reparo e o remodelamento do tecido lesado. Nesse sentido, a inflamação induzida pelo treinamento sistematizado, é considerada um processo benéfico e necessário para a adaptação a carga do exercício (SMITH et al., 2008).
Citocinas pró e anti-inflamatórias atuam como reguladoras da magnitude e duração dos processos inflamatórios. Inicialmente, são produzidas citocinas pró-inflamatórias, principalmente a Interleucina (IL)-1β e o fator de necrose tumoral (TNF)-α que estimulam a produção de IL-6, seguido pela liberação de citocinas anti-inflamatórias como o receptor agonista de interleucina-1 (IL-1ra), o receptor de TNF-α (TNF-R) e a IL-10. Os neutrófilos, monócitos e linfócitos recrutados para o local da lesão produzem ERONs e
enzimas proteolíticas para limpar e reparar o tecido danificado (PEDERSEN, 2000; PETERSEN; PEDERSEN, 2005; SPURWAY et al., 2006). As ERONs, por sua vez, estimulam a produção de mais citocinas por meio da ativação de fatores de transcrição como o fator nuclear κB (NF-κB), resultando assim em um ciclo vicioso no qual ERONs e citocinas se retroalimentam intensificando o nível de estresse oxidativo instalado (TIDBALL, 2005; MORGAN; LIU, 2011).
A produção de citocinas durante e após o exercício é influenciada por outros fatores além da ruptura de miofibrilas e ação das ERONs, por exemplo, em função do aumento da permeabilidade intestinal, por hormônios do estresse (catecolaminas, hormônio do crescimento, cortisol), pela depleção dos estoques de glicogênio e cálcio muscular ou pelo próprio “fator exercício” (contração muscular) (PEAKE et al., 2007; PEDERSEN; FISCHER, 2007). Nos últimos anos o músculo esquelético tem sido reconhecido como um órgão endócrino capaz de expressar e secretar citocinas, chamadas de “miocinas” nesse contexto, em resposta a contração muscular. As miocinas, com destaque para a IL-6, parecem influenciar o metabolismo e mediar uma resposta anti-inflamatória sistêmica por efeitos parácrinos e endócrinos, explicando, ao menos em partes, os benefícios a saúde associados a prática regular de exercício físico (PEDERSEN; FISCHER, 2007).
Tipicamente, durante o exercício prolongado ocorre um aumento marcante da IL-6 comparado as demais citocinas no plasma, independente da presença de dano muscular, seguido de uma diminuição no período pós-exercício (Figura 3). Ela é produzida em grande escala no músculo em contração e liberada na circulação resultando em efeitos sistêmicos diversos. A magnitude deste aumento está relacionada especialmente com a intensidade e duração do exercício (PEDERSEN, 2000; PEDERSEN; TOFT, 2000; PETERSEN; PEDERSEN, 2005). Após exercícios de resistência extenuantes, por exemplo uma corrida de 160 km, os níveis plasmáticos de IL-6 podem superar o nível basal na ordem de 100 vezes, assim como observado no estudo de Nieman et al. (2005).
Figura 3. Esquema representando a mudança na concentração das citocinas durante e após
uma sessão de exercício extenuante (PEDERSEN, 2000).
Frequentemente a IL-6 é associada a processos danosos e fisiopatológicos (SINDHU et al., 2015). Em estudos de base populacional, os níveis plasmáticos de IL-6 têm se mostrado um preditor de mortalidade cardiovascular e morte por todas as causas (SU et al., 2013; SINGH-MANOUX et al., 2017). Embora a IL-6 seja comumente classificada como uma citocina pró-inflamatória, ela também desempenha propriedades anti-inflamatórias, em especial quando envolve o exercício físico suportável e regular. A IL-6 estimula a produção de citocinas anti-inflamatórias como a IL-10 e o IL-1ra, e inibe a produção do TNF-α. Estimula também a síntese de proteínas de fase aguda no fígado e de cortisol. Estudos têm demonstrado que a IL-6 auxilia na regulação do metabolismo energético assistindo a homeostase da glicose e a lipólise por mecanismos que envolvem a ativação da proteína quinase ativada por AMP (AMPK) (VAN HALL et al., 2003; PEDERSEN, 2005; PEDERSEN; FEBBRAIO, 2005; CAREY et al., 2006; WOLSK et al., 2010).
Por outro lado, a produção de IL-1β e TNF-α parece acontecer independente da contração muscular (PEDERSEN, 2000). A IL-1β e TNF-α são as citocinas pró-inflamatórias mais relevantes em eventos que envolvem traumas sendo consideradas “citocinas-alarme”. Juntas elas compartilham ações como a ativação de células endoteliais de vasos sanguíneos locais, que são estimuladas a produzir citocinas diversas. Elas também atuam de forma sistêmica induzindo a síntese de proteínas de fase aguda no fígado e auxiliando no controle da temperatura corporal por ação direta no hipotálamo. Portanto, são constantemente utilizadas
como marcadores de dano no que diz respeito ao exercício (SMITH, 2000; 2004; ROTH et al., 2017).
De modo semelhante ao considerado para o estresse oxidativo, a magnitude do processo inflamatório em resposta ao exercício físico parece estar relacionada às características inerentes ao exercício, tais como a intensidade, a duração, a frequência e o tipo de ação muscular envolvida. Exercícios extenuantes associados a períodos de descanso insuficientes geralmente induzem danos musculares severos e inflamação que refletem em longos períodos de recuperação - podendo ultrapassar uma semana -, comprometendo a geração de força muscular e a saúde (SMITH, 2000; KASAPIS; THOMPSON, 2005; PAULSEN et al., 2012; KRZEMIŃSKI et al., 2016).
3. Compostos bioativos do chá branco (Camellia sinensis)
Na literatura, o termo “chá” refere-se exclusivamente ao produto obtido da infusão ou decocção de espécies do gênero Camellia sp., principamente da Camellia sinensis (Linnaeus) Kuntze, sendo que para outros tipos de planta usa-se apenas o termo “infusão” (HILAL; ENGELHARDT, 2007). No Brasil, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) aprovou o regulamento técnico para chás e outros produtos, por meio da Resolução de Diretoria Colegiada – RDC nº 277, propondo a seguinte definição (BRASIL, 2005):
“Chá é o produto constituído de uma ou mais partes de espécie(s) vegetal(is) inteira(s), fragmentada(s) ou moída(s), com ou sem fermentação, tostada(s) ou não, constantes de Regulamento Técnico de Espécies Vegetais para o Preparo de Chás.”
Neste trabalho, o termo “chá” corresponde a definição da literatura.
A mesma espécie da planta [Camellia sinensis (L.) Kuntze] pode dar origem a diversos tipos de chás, dependendo do seu beneficiamento. Os mais comuns são o chá verde (não fermentado), o preto (fermentado) e o oolong (semifermentado), que utilizam folhas e talos da planta como matéria-prima. Vale ressaltar que, embora o termo fermentação seja aceito popularmente, o processo envolvido é a oxidação catalizada por enzimas do tecido vegetal. Em contraste, o chá branco é obtido de folhas recém-formadas e brotos da planta, não enrolados ou comprimidos, levemente cozidos no vapor e secos imediatamente após a colheita a fim de se evitar a oxidação (HILAL; ENGELHARDT, 2007; RUSAK et al., 2008; CHATURVEDULA; PRAKASH, 2011).
Os chás obtidos da Camellia sinensis em conjunto assumem o posto de bebida
manufaturada mais consumida no mundo sendo de grande importância socioeconômica e
cultural, sobretudo para os países orientais (CHANG, 2015). De forma especial, o chá branco e o chá verde vêm despertando crescente interesse da população e da indústria quanto às suas propriedades biológicas benéficas (DIAS et al., 2013).
Quimicamente, a composição dos chás é complexa e inclui principalmente proteínas, aminoácidos livres, carboidratos, ácidos graxos, vitaminas, minerais, alcaloides (cafeína, teobromina), policosanóis, compostos fenólicos, pigmentos (clorofila e carotenoides) e inúmeros compostos voláteis (LE GALL; COLQUHOUN; DEFERNEZ, 2004; RETO et al., 2007; ZHAO et al., 2011; SHEN et al., 2015; CHOI et al., 2016; MILANI; MORGANO; CADORE, 2016). Dentre todos, o elevado conteúdo de compostos fenólicos merece destaque (SHARANGI, 2009).
Entre os compostos fenólicos presentes no chá branco, os mais abundantes são as catequinas, da classe dos flavanóis, especialmente os quatro tipos: epigalocatequina (EGC), epigalocatequina galato (EGCG), epicatequina (EC) e epicatequina galato (ECG) (Figura 4) (ZHAO et al., 2011). OH OH O H OH O OH OH OH OH O H OH O OH (-)-Epicatequina (-)-Epigalocatequina O OH OH O H OH O O OH OH OH OH O OH OH O H OH O O OH OH OH
(-)-Epicatequina galato (-)-Epigalocatequina-galato
Os compostos fenólicos são caracterizados por conter um ou mais anéis aromáticos com graus variados de hidroxilação. Os grupos hidroxilas representam importantes fontes de elétrons que atuam neutralizando espécies reativas no organismo, contendo o estresse oxidativo (UPADHYAY; DIXIT, 2015). Como mostrado em alguns estudos, os compostos fenólicos também influenciam diretamente diversas vias de sinalização moleculares, como as que envolvem a cascata de inflamação, proliferação celular, enzimas antioxidantes e enzimas detoxificantes de fase 2 (FENG et al., 2005; NITURE; KHATRI; JAISWAL, 2014; UPADHYAY; DIXIT, 2015).
Nesse sentido, o consumo de chás tem sido associado não só a efeitos antioxidantes (BASU et al., 2013), mas também a efeitos anti-inflamatório (CAVET et al., 2011), anti-obesogênico e antidiabético (CHEN et al., 2009), antimutagênico (HAJIAGHAALIPOUR et al., 2015), neuroprotetor (FENG et al., 2012) e cardioprotetor (GREYLING et al., 2014).
De maneira geral, o chá verde e o chá branco apresentam capacidade antioxidante, teor de fenóis totais, flavonoides e conteúdo de aminoácidos superiores aos demais chás da C. sinensis (ALCÁZAR et al., 2007; ALMAJANO et al., 2008; ZHAO et al., 2011). O conteúdo de catequinas totais parece ser semelhante entre o chá branco e o chá verde, no entanto, o teor de EGCG é maior no primeiro e os teores de EGC, EC e ECG são maiores no segundo (ZHAO et al., 2011). Além disso, maiores teores de cafeína e zinco estão presentes no chá branco comparado aos demais, inclusive o chá verde (ZHAO et al., 2011; MILANI et al., 2016). Todavia, é importante considerar que a composição dos chás está sujeita a variações em função de fatores externos tais como a localização geográfica da planta e as condições de preparo do chá (RAMALHO et al., 2013; YE et al., 2016).
Algumas evidências apontam que o chá branco pode ter atividade antioxidante e antimutagênica superiores ao chá verde, devido a maiores concentrações de alguns compostos antioxidantes (SANTANA-RIOS et al., 2001; DIAS et al., 2014). No entanto, poucos trabalhos foram conduzidos com o chá branco em comparação com os inúmeros realizados com o chá verde.
4. Antioxidantes no contexto do exercício físico
O uso de suplementos dietéticos faz parte da rotina alimentar de muitos atletas, podendo chegar a mais de 90% dependendo do esporte e da definição de suplemento
empregado na pesquisa (KNAPIK et al., 2016; SOUSA et al., 2016). De modo geral, a busca por suplementos esportivos visa a uma melhora do sistema imune, a ganhos adicionais de desempenho e a manutenção da saúde por parte dos praticantes de exercício físico (NIEPER, 2005). No que concerne a suplementação de antioxidantes, o principal mecanismo de ação proposto se baseia na capacidade de compostos variados atenuarem os danos oxidativos às estruturas celulares induzidos pelas ERONs, reduzindo assim a fadiga, inflamação e dor muscular (PETERNELJ; COOMBES, 2011; MERRY; RISTOW, 2016).
Embora existam algumas evidências científicas de efeitos positivos resultantes da utilização de antioxidantes associada ao exercício físico, a interpretação dos dados existentes é confusa por questões de design do estudo incluindo a variabilidade das características dos sujeitos (nível de treino e estado nutricional), das características do exercício (modalidade, protocolos de treinamento), assim como a variabilidade das doses e combinações de antioxidantes utilizados (EICHENBERGER; COLOMBANI; METTLER, 2009; PETERNELJ; COOMBES, 2011; JÓWKO et al., 2014; PANZA et al., 2016). Em suma, parece que o uso controlado de antioxidantes beneficia especialmente indivíduos submetidos a dietas restritivas ou com alguma deficiência nutricional, bem como atletas envolvidos com competições sucessivas separadas por tempos de recuperação limitados (PASCHALIS et al., 2016; RANCHORDAS; DAWSON; RUSSELL, 2017).
Por outro lado, alguns estudos sugerem que, quando ingeridas altas doses de antioxidantes, as adaptações fisiológicas benéficas induzidas pelo estresse oxidativo em resposta ao exercício, poderiam ser prejudicadas com o bloqueio da sinalização das ERONs, comprometendo assim o desempenho físico (GOMEZ-CABRERA et al., 2008; MORRISON et al., 2015; MERRY; RISTOW, 2016). Por conseguinte, não existe um consenso a respeito da necessidade de suplementação dietética de antioxidantes no esporte. A estratégia mais segura e eficaz, de acordo com a posição da Academia de Nutrição e Dietética (AND), Dietistas do Canadá (DC) e do ACSM, se mantém a de consumir uma dieta equilibrada contendo alimentos ricos em compostos antioxidantes (THOMAS; ERDMAN; BURKE, 2016).
Outro aspecto relevante diz respeito à presença substâncias proibidas em suplementos dietéticos que, segundo dados disponíveis, gira em torno de 10 e 15% (OUTRAM; STEWART, 2015). Frente ao risco de contaminação e reprovação em testes antidrogas, observa-se uma tendência de que os suplementos esportivos sejam baseados em produtos
dispensáveis de testes antidrogas e sejam prescritos com mais cautela (OUTRAM; STEWART, 2015; CLOSE et al., 2016).
Nesse sentido, o presente trabalho buscou avaliar o efeito do consumo do chá branco, como uma bebida rica em compostos fenólicos, nos marcadores de estresse oxidativo e inflamação associados ao exercício de resistência agudo exaustivo em animais treinados. Uma representação das interações esperadas entre a ingestão de chá branco e as respostas biológicas induzidas pelo exercício exaustivo agudo é mostrada na Figura 5.
Figura 5. Esquema indicando possíveis interações entre exercício, ERONs, antioxidantes do
chá branco (C. sinensis) e citocinas inflamatórias. As linhas sólidas representam estímulo; e as linhas tracejadas representam inibição parcial (Esquema elaborado pelos autores).
REFERÊNCIAS
AGUILÓ, A. et al. Antioxidant response to oxidative stress induced by exhaustive exercise. Physiology & behavior, v. 84, p. 1-7, 2005.
ALCÁZAR, A. et al. Differentiation of green, white, black, Oolong, and Pu-erh teas according to their free amino acids content. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 5960-5965, 2007.
ALMAJANO, M. P. et al. Antioxidant and antimicrobial activities of tea infusions.
Food Chemistry, v. 108, p. 55-63, 2008.
AREM, H. et al. Leisure time physical activity and mortality: A detailed pooled analysis of the dose-response relationship. JAMA Internal Medicine, v. 175, p. 959-967, 2015.
BARBOSA, K. B. F. et al. Estresse oxidativo: Conceito, implicações e fatores modulatórios. Revista de Nutrição, v. 23, p. 629-643, 2010.
BASU, A. et al. Green tea supplementation increases glutathione and plasma antioxidant capacity in adults with the metabolic syndrome. Nutrition research, v. 33, p. 180-7, 2013.
BLOOMER, R. J.; FISHER-WELLMAN, K. H. Blood oxidative stress biomarkers: influence of sex, exercise training status, and dietary intake. Gender medicine, v. 5, p. 218-28, 2008.
BRASIL. Regulamento técnico para café, cevada, chá, erva-mate e produtos
solúveis: Agência Nacional de Vigilância Sanitária - ANVISA: 1-7 p. 2005.
CAREY, A. L. et al. Interleukin-6 increases insulin-stimulated glucose disposal in humans and glucose uptake and fatty acid oxidation in vitro via AMP-activated protein kinase.
Diabetes, v. 55, p. 2688-2697, 2006.
CAVET, M. E. et al. Anti-inflammatory and anti-oxidative effects of the green tea polyphenol epigallocatechin gallate in human corneal epithelial cells. Molecular vision, v. 17, p. 533-42, 2011.
CECI, R. et al. Oxidative stress responses to a graded maximal exercise test in older adults following explosive-type resistance training. Redox Biology, v. 2, p. 65-72, 2014.
CHANG, K. World tea production and trade- Current and future development.
CHATURVEDULA, V. S. P.; PRAKASH, I. The aroma , taste , color and bioactive constituents of tea. Journal of Medicinal Plants Research, v. 5, p. 2110-2124, 2011.
CHEN, N. et al. Green tea, black tea, and epigallocatechin modify body composition, improve glucose tolerance, and differentially alter metabolic gene expression in rats fed a high-fat diet. Nutrition research, v. 29, p. 784-93, 2009.
CHOI, S. J. et al. Contents and compositions of policosanols in green tea (Camellia sinensis) leaves. Food Chemistry, v. 204, p. 94-101, 2016.
CLOSE, G. L. et al. New Strategies in Sport Nutrition to Increase Exercise Performance. Free Radical Biology and Medicine, v. 98, p. 144-158, 2016.
CRUZAT, V. F. et al. Current aspects about oxidative stress , physical exercise and supplementation. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, v. 13, p. 304-310, 2007.
DAVIES, K. J. A. et al. Free radicals and tissue damage produced by exercise.
Biochemical and Biophysical Research Communications, v. 107, p. 1198-1205, 1982.
DEATON, C. M.; MARLIN, D. J. Exercise-Associated Oxidative Stress. Clinical
Techniques in Equine Practice, v. 2, p. 278-291, 2003.
DIAS, T. R. et al. White tea as a promising antioxidant medium additive for sperm storage at room temperature: A comparative study with green tea. Journal of Agricultural and
Food Chemistry, v. 62, p. 608-617, 2014.
DIAS, T. R. et al. White Tea (Camellia Sinensis (L.)): Antioxidant Properties And Beneficial Health Effects. International Journal of Food Science, Nutrition and Dietetics, v. 2, p. 15-18, 2013.
DILLARD, C. J. et al. Effects of exercise, vitamin E, and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation. Journal of Applied Physiology, v. 45, p. 927-932, 1978.
EICHENBERGER, P.; COLOMBANI, P. C.; METTLER, S. Effects of 3-week consumption of green tea extracts on whole-body metabolism during cycling exercise in endurance-trained men. International Journal for Vitamin and Nutrition Research, v. 79, p. 24-33, 2009.
FENG, L. et al. Tea drinking and cognitive function in oldest-old chinese. The
Journal of Nutrition, Health & Aging v. 16, n. 9, p. 754-758, 2012.
FENG, R. et al. Inhibition of activator protein-1, NF-kB, and MAPKs and induction of phase 2 detoxifying enzyme activity by chlorogenic acid. Journal of Biological Chemistry, v. 280, p. 27888-27895, 2005.
FERREIRA, A. L. A.; MATSUBARA, L. S. Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo. Medicina, v. 43, p. 61-68, 1997.
GARBER, C. E. et al. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: Guidance for prescribing exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 43, p. 1334-1359, 2011.
GLEESON, M. et al. Influence of training load on upper respiratory tract infection incidence and antigen-stimulated cytokine production. Scandinavian Journal of Medicine &
Science in Sports, v. 23, p. 451-457, 2013.
GOMEZ-CABRERA, M. C. et al. Oral administration of vitamin C decreases muscle mitochondrial biogenesis and hampers training-induced adaptations in endurance performance. American Journal of Clinical Nutrition, v. 87, p. 142-149, 2008.
GREYLING, A. et al. The Effect of Black Tea on Blood Pressure : A Systematic Review with Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Plos one, v. 9, p. 1-9, 2014.
HAJIAGHAALIPOUR, F. et al. White tea (Camellia sinensis) inhibits proliferation of the colon cancer cell line, HT-29, activates caspases and protects DNA of normal cells against oxidative damage. Food Chemistry, v. 169, p. 401-410, 2015.
HANS, S. A syndrome produced by diverse nocuous agents. Nature, p. 32, 1936. HELLSTEN, Y. et al. Xanthine oxidase in human skeletal muscle following eccentric exercise: a role in inflammation. Journal of Physiology, v. 498, p. 239-248, 1997.
HILAL, Y.; ENGELHARDT, U. Characterisation of white tea - Comparison to green and black tea. Journal fur Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, v. 2, p. 414-421, 2007.
HOHL, R. et al. Development and characterization of an overtraining animal model.
Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 41, p. 1155-1163, 2009.
HOJMAN, P. et al. Molecular Mechanisms Linking Exercise to Cancer Prevention and Treatment. Cell Metabolism, v. 27, p. 10-21, 2017.
JACKSON, M. J. Free radicals in skin and muscle: damaging agents or signals for adaptation? Proceedings of the Nutrition Society, v. 58, p. 673-676, 1999.
JI, L. L.; GOMEZ-CABRERA, M. C.; VINA, J. Exercise and hormesis: Activation of cellular antioxidant signaling pathway. Annals of the New York Academy of Sciences, v. 1067, p. 425-435, 2006.
JIANG, T.; SUN, Q.; CHEN, S. Oxidative stress: A major pathogenesis and potential therapeutic target of antioxidative agents in Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease.
Progress in Neurobiology, v. 147, p. 1-19, 2016.
JÓWKO, E. et al. The effect of green tea extract supplementation on exercise-induced oxidative stress parameters in male sprinters. European Journal of Nutrition, p. 783-791, 2014.
KASAPIS, C.; THOMPSON, P. D. The effects of physical activity on serum C-reactive protein and inflammatory markers: A systematic review. Journal of the American College of
Cardiology, v. 45, p. 1563-1569, 2005.
KNAPIK, J. J. et al. Prevalence of Dietary Supplement Use by Athletes: Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Medicine, v. 46, p. 103-123, 2016.
KRZEMIŃSKI, K. et al. Effect of ultra-endurance exercise on left ventricular performance and plasma cytokines in healthy trained men. Biology of Sport, v. 33, p. 63-69, 2016.
LAKKUR, S. et al. Oxidative stress, inflammation, and markers of cardiovascular health. Atherosclerosis, v. 243, p. 38-43, 2015.
LE GALL, G.; COLQUHOUN, I. J.; DEFERNEZ, M. Metabolite Profiling Using 1H NMR Spectroscopy for Quality Assessment of Green Tea, Camellia sinensis (L.). Journal of
Agricultural and Food Chemistry, v. 52, p. 692-700, 2004.
LIN, X. et al. Effects of exercise training on cardiorespiratory fitness and biomarkers of cardiometabolic health: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of the American Heart Association, v. 4, p. 1-29, 2015.
LOVLIN, R. et al. Are indices of free radical damage related to exercise intensity.
European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, v. 56, p. 313-316,
1987.
MADIAN, A. G. et al. Oxidative stress induced carbonylation in human plasma.
Journal of proteomics, v. 74, p. 2395-416, 2011.
MARTINS, N.; BARROS, L.; FERREIRA, I. C. F. R. In vivo antioxidant activity of phenolic compounds: Facts and gaps. Trends in Food Science & Technology, v. 48, p. 1-12, 2016.
MASON, S. A. et al. Muscle redox signalling pathways in exercise. Role of antioxidants. Free Radical Biology and Medicine, v. 98, p. 29-45, 2016.
MERRY, T. L.; RISTOW, M. Do antioxidant supplements interfere with skeletal muscle adaptation to exercise training? The Journal of Physiology, v. 594, p. 5135-5147, 2016.
MILANI, R. F.; MORGANO, M. A.; CADORE, S. Trace elements in Camellia sinensis marketed in southeastern Brazil: Extraction from tea leaves to beverages and dietary exposure. LWT - Food Science and Technology, v. 68, p. 491-498, 2016.
MILLER, F. L. et al. Exercise dose, exercise adherence, and associated health outcomes in the TIGER study. Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 46, p. 69-75, 2014.
MOHAMED, S.; LAMYA, N.; HAMDA, M. Effect of Maximal Versus Supra-Maximal Exhausting Race on Lipid Peroxidation, Antioxidant Activity and Muscle-Damage Biomarkers in Long-Distance and Middle-Distance Runners. Asian Journal of Sports Medicine, v. 7, p. 1-8, 2016.
MORGAN, M. J.; LIU, Z.-G. Crosstalk of reactive oxygen species and NF-κB signaling.
Cell Research, v. 21, p. 103-115, 2011.
MORRISON, D. et al. Vitamin C and e supplementation prevents some of the cellular adaptations to endurance-training in humans. Free Radical Biology and Medicine, v. 89, p. 852-862, 2015.
MRAKIC-SPOSTA, S. et al. Effects of mountain ultra-marathon running on ROS production and oxidative damage by micro-invasive analytic techniques. PLoS ONE, v. 10, p. 1-19, 2015.
NIEMAN, D. C. et al. Muscle damage is linked to cytokine changes following a 160-km race. Brain, Behavior, and Immunity, v. 19, p. 398-403, 2005.
NIEPER, A. Nutritional supplement practices in UK junior national track and field athletes. British Journal of Sports Medicine, v. 39, p. 645-649, 2005.
NIMMO, M. A. et al. The effect of physical activity on mediators of inflammation.
Diabetes, obesity & metabolism, v. 15 Suppl 3, p. 51-60, 2013.
NITURE, S. K.; KHATRI, R.; JAISWAL, A. K. Regulation of Nrf2 - An update. Free
Radical Biology and Medicine, v. 66, p. 36-44, 2014.
OUTRAM, S.; STEWART, B. Doping through supplement use: a review of the available empirical data. International journal of sport nutrition and exercise metabolism, v. 25, p. 54-9, 2015.
PANZA, V. P. et al. Effects of mate tea consumption on muscle strength and oxidative stress markers after eccentric exercise. British journal of nutrition, v. 115, p. 1370-1378, 2016.
PANZA, V. S. P. et al. Consumption of green tea favorably affects oxidative stress markers in weight-trained men. Nutrition, v. 24, p. 433-442, 2008.
PASCHALIS, V. et al. Low vitamin C values are linked with decreased physical performance and increased oxidative stress: reversal by vitamin C supplementation. European
Journal of Nutrition, v. 55, p. 45-53, 2016.
PAULSEN, G. et al. Leucocytes, cytokines and satellite cells: What role do they play in muscle damage and regeneration following eccentric exercise? Exercise Immunology
Review, v. 18, p. 42-97, 2012.
PEAKE, J. M.; SUZUKI, K.; COOMBES, J. S. The influence of antioxidant supplementation on markers of inflammation and the relationship to oxidative stress after exercise. The Journal of nutritional biochemistry, v. 18, p. 357-71, 2007.
PEDERSEN, B. K. Exercise and cytokines. Immunology and Cell Biology, v. 78, p. 532-535, 2000.
PEDERSEN, B. K. Natural immunity-Effect of exercise. Natural immunity, v. 5, p. 263-288, 2005.
PEDERSEN, B. K.; FEBBRAIO, M. Muscle-derived interleukin-6—A possible link between skeletal muscle, adipose tissue, liver, and brain. Brain, Behavior, and Immunity, v. 19, p. 371-376, 2005.
PEDERSEN, B. K.; FISCHER, C. P. Beneficial health effects of exercise - the role of IL-6 as a myokine. Trends in Pharmacological Sciences, v. 28, p. 152-15IL-6, 2007.
PEDERSEN, B. K.; TOFT, A. D. Effects of exercise on lymphocytes and cytokines.
British Journal of Sports Medicine, v. 34, p. 246-251, 2000.
PETERNELJ, T. T.; COOMBES, J. S. Antioxidant supplementation during exercise training: Beneficial or detrimental? Sports Medicine, v. 41, p. 1043-1069, 2011.
PETERSEN, A. M. W.; PEDERSEN, B. K. The anti-inflammatory effect of exercise.
Journal of Applied PhysiologyPhysiol, v. 98, p. 1154-1162, 2005.
PINGITORE, A. et al. Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition, v. 31, p. 916-922, 2015.
POLI, G. et al. Oxidative stress and cell signalling. Current Medicinal Chemistry, v. 11, p. 1163-1182, 2004.
POWERS, S. K.; JACKSON, M. J. Exercise-Induced Oxidative Stress: Cellular Mechanisms and Impact on Muscle Force Production. Physiological Reviews, v. 88, p. 1243-1276, 2008.
POWERS, S. K.; NELSON, W. B.; HUDSON, M. B. Exercise-induced oxidative stress in humans: cause and consequences. Free radical biology & medicine, v. 51, p. 942-50, 2011.
RAMALHO, S. A. et al. Effect of infusion time on phenolic compounds and caffeine content in black tea. Food Research International, v. 51, p. 155-161, 2013.
RANCHORDAS, M. K.; DAWSON, J. T.; RUSSELL, M. Practical nutritional recovery strategies for elite soccer players when limited time separates repeated matches. Journal of
the International Society of Sports Nutrition, v. 14, p. 35, 2017.
REDDY, V. P. et al. Oxidative stress in diabetes and alzheimer's disease. Journal
Alzheimer Disease, v. 16, p. 763-774, 2009.
REID, M. B.; KHAWLI, F. A.; MOODY, M. R. Reactive oxygen in skeletal muscle. III. Contractility of unfatigued muscle. Journal of applied physiology (Bethesda, Md. : 1985), v. 75, p. 1081-7, 1993.
REID, M. B. et al. N-acetylcysteine inhibits muscle fatigue in humans. Journal of
Clinical Investigation, v. 94, p. 2468-2474, 1994.
RETO, M. et al. Analysis of vitamin K in green tea leafs and infusions by SPME-GC-FID. Food Chemistry, v. 100, p. 405-411, 2007.
ROH, H. T.; CHO, S. Y.; SO, W. Y. Obesity promotes oxidative stress and exacerbates blood-brain barrier disruption after high-intensity exercise. Journal of Sport and Health
Science, v. 6, p. 225-230, 2017.
ROTH, J. et al. Profiling Inflammatory Markers During the Competitive Season and Post Season in Collegiate Wrestlers. Journal of Strength and Conditioning Research, p. 1, 2017.
RUSAK, G. et al. Phenolic content and antioxidative capacity of green and white tea extracts depending on extraction conditions and the solvent used. Food Chemistry, v. 110, p. 852-858, 2008.
SANTANA-RIOS, G. et al. Potent antimutagenic activity of white tea in comparison with green tea in the Salmonella assay. Mutation Research/Genetic Toxicology and
Environmental Mutagenesis, v. 495, p. 61-74, 2001.
SANZ, C.; GAUTIER, J. F.; HANAIRE, H. Physical exercise for the prevention and treatment of type 2 diabetes. Diabetes and Metabolism, v. 36, p. 346-351, 2010.
SHARANGI, A. B. Medicinal and therapeutic potentialities of tea (Camellia sinensis L.) – A review. Food Research International, v. 42, p. 529-535, 2009.
SHEN, J. et al. Metabolite profiling of tea (Camellia sinensis L.) leaves in winter.
Scientia Horticulturae, v. 192, p. 1-9, 2015.
SIES, H.; CADENAS, E. Oxidative stress: damage to intact cells and organs.
Philosophical Transactions of the Royal Society of London, v. 311, p. 617-631, 1985.
SINDHU, S. et al. Obesity is a positive modulator of IL-6R and IL-6 expression in the subcutaneous adipose tissue: Significance for metabolic inflammation. PLoS ONE, v. 10, p. 1-17, 2015.
SINGH-MANOUX, A. et al. Association between inflammatory biomarkers and all-cause, cardiovascular and cancer-related mortality. Canadian Medical Association Journal, v. 189, p. 384-390, 2017.
SMITH, C. et al. The inflammatory response to skeletal muscle injury: Illuminating complexities. Sports Medicine, v. 38, p. 947-969, 2008.
SMITH, L. L. Cytokine hypothesis of overtraining: a physiological adaptation to excessive stress? Medicine & Science in Sports & Exercise, v. 32, p. 317-331, 2000.
______. Tissue trauma: The underlying cause of overtraining syndrome? The
Journal of Strength & Conditioning Research, v. 18, n. 1, p. 185-193, 2004.
SOUSA, M. et al. Nutritional supplements use in high-performance athletes is related with lower nutritional inadequacy from food. Journal of Sport and Health Science, v. 5, p. 368-374, 2016.
SPURWAY, N. et al. Immune Function in Sport and Exercise. Immune Function in
Sport and Exercise, p. 205-220, 2006.
SU, D. F. et al. Association between Serum Interleukin-6 Concentration and Mortality in Patients with Coronary Artery Disease. Mediators of Inflammation, v. 2013, p. 1-7, 2013.
TANSKANEN, M.; ATALAY, M.; UUSITALO, A. Altered oxidative stress in overtrained athletes. Journal of Sports Sciences, v. 28, p. 309-317, 2010.
THIRUMALAI, T. et al. Intense and exhaustive exercise induce oxidative stress in skeletal muscle. Asian Pacific Journal of Tropical Disease, v. 1, p. 63-66, 2011.
THOMAS, D. T.; ERDMAN, K. A.; BURKE, L. M. American College of Sports Medicine Joint Position Statement. Nutrition and Athletic Performance. Medicine & Science in sports &
exercise, v. 48, p. 543-568, 2016.
TIDBALL, J. G. Inflammatory processes in muscle injury and repair. American
Journal of Physiology - Integrative and Comparative Physiology, v. 288, p. 345-353, 2005.
TURNER, J. E. et al. Prolonged Depletion of Antioxidant Capacity after Ultraendurance Exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise, v. 43, p. 1770-1776, 2011.
UPADHYAY, S.; DIXIT, M. Role of polyphenols and other phytochemicals on molecular signaling. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, v. 2015, p. 1-15, 2015.
VALKO, M. et al. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, v. 39, p. 44-84, 2007.
VALKO, M. et al. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chemico-biological interactions, v. 160, p. 1-40, 2006.
VAN HALL, G. et al. Interleukin-6 stimulates lipolysis and fat oxidation in humans.
Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, v. 88, p. 3005-3010, 2003.
WHO, W. H. O. Global recommendations on physical activity for health. Geneva:
World Health Organization, p. 1-60, 2010.
WOLSK, E. et al. IL-6 selectively stimulates fat metabolism in human skeletal muscle. American Journal of Physiology- Endocrinology and Metabolism, v. 299, p. 832-840, 2010.
YE, X. et al. Identification of the Origin of White Tea Based on Mineral Element Content. Food Analytical Methods, v. 10, n. 1, p. 191-199, 2016.
ZHAO, Y. et al. Tentative identification, quantitation, and principal component analysis of green pu-erh, green, and white teas using UPLC/DAD/MS. Food Chemistry, v. 126, p. 1269-1277, 2011.
CAPÍTULO 3
Research article*
White tea modulates antioxidant defense of
endurance-trained rats
Patrícia Berilli Batista1; Jéssica Piva Santos1, Cinthia Baú Betim Cazarin1, Gustavo Bernardes
Fanaro2, Mário Roberto Maróstica Junior1+
1Department of Food and Nutrition, Faculty of Food Engineering, University of Campinas –
UNICAMP, Campinas, SP, Brazil.
2Health and Biotechnology Institute, Federal University of Amazonas – UFAM, Amazonas, AM,
Brazil.
+Author for correspondence: Mário Roberto Maróstica Junior. E-mail address:
mario@fea.unicamp.br. Tel.: +55 19 3521 4059.
*Artigo em preparação para submissão à revista The Journal of Functional Foods (ISSN 1756-4646)
Abstract
The interest in nutritional strategies that may counteract the biologic deleterious effects induced by oxidative stress, such as observed in exhaustive exercises sessions, is remarkable. White tea (Camellia sinensis) (WT) has been considered as a functional food due to high polyphenol concentrations. The aim of this study was to investigated the influence of the WT intake on biomarkers of antioxidant and inflammatory status of endurance-trained rats submitted to an acute exhaustive exercise. The Wistar rats were divided into groups which received: 1) White tea (5 g of plant per L of water); 2) Water diluted white tea (50:50; v/v); or 3) Water. The drinks were consumed, ad libitum, for 5 or 10 weeks, concomitantly with the running training. Exhaustion tests were applied before and after the experimental periods. The serum and liver were collected immediately after an exhaustion test. Compared to water, the intake of both WT resulted in a higher serum antioxidant potential by the ORAC assay, despite it was not followed by an improvement in endogenous antioxidant defenses. The ingestion of both WT for 10 weeks attenuated lipid peroxidation in the liver. This was
paralleled by increased activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase, glutathione reductase and glutathione content in rat livers that received the diluted WT. The level of some cytokines in serum (IL-1β and IL-6) could be downregulated by the tea intake compared to the water intake. These findings contributed to comprehend that natural source of antioxidants, such as white tea, must be used as adjuvant to exercise-induced oxidative stress management.
1. Introduction
Regular moderate- or vigorous-intensity physical exercises are associated with nearly the maximum longevity benefit (Arem et al., 2015). Some mechanisms involved in the process of physiological adaptation to exercise training are the same one that may impair physical performance and health if they are not well controlled. Sedentary individuals submitted to acute exercise, or trained individuals submitted to exhaustive exercise sessions, or even to intense training load allied to insufficient recovery period, could be conditions that led to non-negligible mechanical stress, inflammation process and oxidative stress (Fatouros et al., 2010; Videbaek, Bueno, Nielsen, & Rasmussen, 2015).
A number of factors like aerobic mitochondrial metabolism, muscular damage, xanthine oxidase reactions, NADPH oxidase enzymes and cytokines are responsible for reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) generation during and after endurance exercise (Mason, Morrison, McConell, & Wadley, 2016; Peake, Suzuki, & Coombes, 2007). The cytokine production may be also influenced by ROS and RNS by the activation of the redox-sensitive signal transduction pathways, showing one of which can be easily induced by another (Morgan & Liu, 2011). The ROS and RNS play a central role in oxidative damage to cell membranes and biomolecules like proteins, lipids and DNA. In the sports’ scenario, oxidative stress has been observed in events such as delayed fatigue, infections and overtraining syndrome (Fatouros et al., 2010; Tanskanen, Atalay, & Uusitalo, 2010).
In order to protect the body from the damage caused by reactive species, the organisms developed a series of defense mechanisms. The antioxidant defenses include enzymatic (superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase and glutathione reductase) and non-enzymatic (vitamin C, vitamin E, carotenoids, glutathione, uric acid and polyphenols) constituents (Peternelj & Coombes, 2011). The effects of dietary bioactive compounds from teas, spices and fruits on antioxidant status have been extensively studied, especially with regard to the ROS or RNS suppression and the ability to up-regulate endogenous antioxidant defenses (Batista et al., 2014; da Silva et al., 2017; Ene-Obong, Onuoha, Aburime, & Mbah, 2018; Panza et al., 2016).
Despite the popular use of antioxidant supplements, more literature evidences are still needed (Close, Hamilton, Philp, Burke, & Morton, 2016). Accordingly, the Academy of Nutrition and Dietetics, Dietitians of Canada, and the American College of Sports recommend
